[實用新型]復合襯底結構

無效

• 申請號: 201120195246.0
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN202120974U
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 梁秉文
• 申請（專利權）人: 光達光電設備科技（嘉興）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及光電技術領域的一種LED外延芯片，尤其涉及一種具有復合結構的LED芯片外延襯底。

背景技術

在制作GaN基LED芯片時，主要是將InGaN、GaN等材料和器件的外延層結構生長在藍寶石、SiC、Si等襯底上。藍寶石有許多優點，例如：首先，藍寶石襯底的生產技術成熟、成本低、晶體質量較好；其次，藍寶石的穩定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。但使用藍寶石作為GaN基LED外延襯底也存在一些問題，例如晶格失配和熱應力失配、無法制作垂直結構的器件、難以進行減薄和切割等操作等。尤為突出的問題是，藍寶石襯底的傳熱性差，其在高溫加熱時會因上下表面張力不同，或在上表面沉積不同薄膜后產生內部的應力積聚而發生翹曲(參閱圖1)，若采用厚度較小的藍寶石襯底，則翹曲的程度尤甚，進而導致外延生長的InGaN、GaN層等由于生長時沿著外延片徑向溫度分布不均勻而影響光電參數，比如發光波長、亮度或電壓等的不均勻，造成良品率低下。

為克服此問題，業界發展了多種技術方案，例如，其中一種試行方案是通過對襯底加熱設備的結構進行改進，以實現對藍寶石襯底整體進行均勻加熱，但這種方案往往會導致設備的結構變得非常復雜，制造成本大幅提高，且對藍寶石襯底的加熱改善有限，藍寶石襯底仍然具有翹曲問題；另一種常見方案則是采用厚度較大的襯底，如厚度在430μm左右及以上的2英寸藍寶石晶片或600μm左右及以上的4英寸藍寶石晶片等作為襯底，以盡量使襯底在外延生長過程中保持平整，但這樣做需要在外延層形成后對襯底進行額外的減薄，從而不僅會生產成本增加，而且還會增大襯底的減薄操作的難度和工作量，進而亦會大幅增加LED芯片的制造成本，且導致芯片的良率大幅降低。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是提出了一種復合襯底結構，其可有效消除或減輕藍寶石晶片等襯底在高溫條件下進行外延生長時的翹曲問題，并可節約襯底材料以及簡化LED芯片制作過程中襯底的減薄操作，大幅降低LED外延片的制造成本，從而克服現有技術中的諸多不足。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種復合襯底結構，包括由下至上依次設置的第一襯底層、不透明夾層以及第二襯底層；

所述不透明夾層與第一襯底層和第二襯底層結合為一體，且所述第一襯底層和第二襯底層的熱膨脹系數相同；當所述第一襯底層被置于一加熱元件上時，所述不透明夾層用于吸收該加熱元件發出的熱輻射，利用吸收的熱量加熱第一襯底層的內側面和第二襯底層的內側面，所述不透明夾層對所述第二襯底內側面的加熱能夠使得所述第二襯底層的外側面的溫度滿足外延材料的生長溫度。

可選地，所述第一襯底層、不透明夾層和第二襯底層依次或同時結合為一體。

可選地，所述不透明夾層的材質為硅、石墨或者兩者的組合。

可選地，所述第一襯底層和第二襯底層的材質為藍寶石材料、ZnO材料、SiC中的一種或其中的組合。

可選地，所述外延材料的材質為GaN。

可選地，所述第一襯底層或/和第二襯底層的直徑范圍為2英寸，厚度范圍為20～190μm；或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為4英寸，厚度范圍為20～260μm；或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為6英寸，厚度范圍為20～460μm。

可選地，所述復合襯底結構的直徑為2英寸，厚度范圍為70～460μm；或，所述復合襯底結構直徑為4英寸，厚度范圍為110～660μm；或，所述復合襯底結構的直徑為6英寸，厚度范圍為190～1010μm。

可選地，所述不透明夾層的材質為石墨；

所述復合襯底結構的直徑為2英寸，厚度范圍為80～450μm，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30～180μm；所述復合襯底結構的直徑為4英寸，厚度范圍為120～650μm，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30～250μm；或所述復合襯底結構的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30～450μm。

可選地，所述不透明夾層的材質為硅；

所述復合襯底結構的直徑為2英寸，厚度范圍為80～450μm，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30～180μm；所述復合襯底結構的直徑為4英寸，厚度范圍為120～650μm，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30～250μm；或所述復合襯底結構的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30～450μm；